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Genotype and Environment contributing to the sustainability of dairy cow production systems through the optimal integration of genomic selection and novel management protocols based on the development

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Identificación de marcadores fenotípicos y genómicos para mejorar la producción de lácteos

La Unión Europea es uno de los mayores productores ganaderos del mundo y, como tal, debe impulsar una producción de alimentos sostenible que reduzca los efectos del cambio climático y del aumento de la población mundial. El proyecto GplusE ha desarrollado nuevas herramientas genómicas y fenotípicas para favorecer el medio ambiente y la eficacia de la producción, así como la fertilidad de los animales y su bienestar.

Alimentos y recursos naturales

Las predicciones indican que en el año 2050 la población mundial será de unos 10 000 millones de personas. A fin de poder alimentarlas, y teniendo en cuenta la generalización de la dieta occidental (con una gran cantidad de lácteos), la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación calcula que será necesario producir y distribuir un 70 % más de comida. Esta demanda de lácteos exige que los agricultores aumenten la producción, pero deberán hacerlo de forma sostenible para no aumentar su huella de carbono y evitar acelerar aún más el cambio climático. Para cumplir con estos objetivos de manera rentable será necesario: aumentar la producción de leche, así como la salud, longevidad y fertilidad de las vacas, mejorar la eficacia de los insumos de pienso y reducir la producción de gases de efecto invernadero. El proyecto GplusE, financiado con fondos europeos, ha logrado facilitar la selección genómica de las vacas lecheras adecuadas gracias a la identificación de los genotipos para la variación biológica y a la investigación sobre el efecto de la gestión agrícola y del medio ambiente en esa variación. Los investigadores de GplusE anotaron el genoma bovino con información que relacionaba los fenotipos con la variación genómica. También se desarrollaron estrategias de gestión para rebaños lecheros, incluida la identificación de once factores de riesgo y siete puntos de control críticos para mejorar la salud, el bienestar y la productividad de las vacas lecheras lactantes. Una mejora en la selección El proyecto llevó a cabo experimentos para relacionar el genotipo y el fenotipo en vacas lecheras. Al principio, el equipo desarrolló rasgos en biomarcadores que pudieran medirse fácilmente y que estuvieran relacionados con rasgos importantes sobre la salud, la fertilidad, el estado fisiológico, el bienestar, la producción y el medio ambiente. Con la ayuda de estos rasgos, se realizaron estudios de asociación de genoma completo con unas treinta mil vacas lecheras en diferentes entornos de producción en Europa y China. El equipo identificó muchos marcadores fenotípicos en la leche, como los marcadores en el espectro del infrarrojo medio (IRM) y metabólicos para determinar la fertilidad (por ejemplo, el IGF-I), el balance energético negativo (marcadores en la leche y biomarcadores en el IRM), la salud y la huella ambiental, incluida la eficiencia en el uso del nitrógeno. El trabajo generó unos valores estimados de mejora genética (el riesgo de que un animal herede alguna enfermedad) en algunos de los biomarcadores IRM de «fortaleza». Estos podrían ser muy útiles a la hora de seleccionar a las vacas lecheras con una mayor capacidad para soportar el estrés por calor. El profesor Mark Crowe, coordinador del proyecto, explica: «Los marcadores genómicos del proyecto deberían usarse para favorecer la selección genómica y la mejora genética con el objetivo de potenciar factores como la reducción de la huella de carbono o el estado de salud general. Hemos desarrollado rasgos muy potentes para predecir la fertilidad y los hemos validado de manera convincente. Esto es algo de lo que estoy especialmente orgulloso». También se realizaron estudios epigenómicos para desvelar patrones de expresión génica específicos y su regulación en diferentes tejidos (leucocitos de sangre entera, monocitos de sangre periférica, células de hígado y células somáticas de leche). Se han identificado nuevas rutas genéticas que relacionan el estado metabólico con la fertilidad y la mastitis (inflamación de la glándula mamaria o ubre). Además, la investigación ayudó a comprender mejor la relación entre el estado inmunitario y la salud de las vacas después del parto. Una manera de fomentar la sostenibilidad en la producción de alimentos Los resultados de GplusE pueden aumentar la predicción de rasgos sobre la salud en el espectro infrarrojo medio (la técnica estándar entre los agricultores), mejorar el bienestar de los animales y lograr una producción de alimentos más eficaz. El proyecto también fomenta la sostenibilidad de la agricultura, ya que ofrece métodos de gestión y de toma de decisiones más eficaces para los productores de leche. A su vez, esto repercute en el consumidor final y le da acceso a productos de gran calidad. «Nuestro trabajo en el campo de la genómica servirá como fuente de información para otros proyectos sobre mamíferos en los que se investiga una relación entre la genómica y la fenómica, y contribuirá a la salud de otros mamíferos, incluidos los humanos. Para facilitar esto, hemos puesto en marcha muchas oportunidades de formación para los investigadores en este ámbito», comenta el profesor Crowe. El equipo está ahora analizando opciones de financiación para seguir desarrollando los resultados del proyecto de manera que puedan ser implementados a nivel industrial.

Palabras clave

GplusE, genómica, fenotipo, genotipo, rasgos, huella de carbono, lácteos, vacas, epigenómica, fertilidad, mejora genética

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